JP2017010280A - Tire pattern model creation method and tire simulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤパターンモデル作成方法、タイヤシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a tire pattern model creation method and a tire simulation method.
トレッドパターンは、タイヤの耐久性能、タイヤのハイドロプレーニング性能、タイヤの摩耗性能またはコーナリング性能に大きな影響を与えるため、トレッドパターンはできる限り忠実にモデル化する必要がある。 Since the tread pattern has a great influence on the durability performance of the tire, the hydroplaning performance of the tire, the wear performance of the tire, or the cornering performance, the tread pattern needs to be modeled as faithfully as possible.
有限要素法や有限体積法で構造解析や流体解析を行うには、解析対象の形状を、コンピュータで計算できるように形状が単純で小さな要素の集合として表す必要がある。小さな要素の集合は、メッシュと呼ばれる。解析対象について、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合としてモデル化することによって、解析対象の形状を、コンピュータで計算することができる。 In order to perform structural analysis or fluid analysis by the finite element method or the finite volume method, it is necessary to represent the shape of the analysis target as a set of simple elements that are simple in shape and can be calculated by a computer. A collection of small elements is called a mesh. By generating a mesh for the analysis target and modeling it as a set of elements divided by the mesh, the shape of the analysis target can be calculated by a computer.
タイヤのトレッドパターンは、タイヤのハイドロプレーニング性能、タイヤの摩耗性能またはコーナリング性能に大きな影響を与えるため、トレッドパターンはできる限り忠実にモデル化する必要がある。特許文献1には、トレッド部に凹凸形状が設けられたタイヤについて有限要素モデルを作成する方法が開示されている。 Since the tread pattern of a tire has a great influence on the hydroplaning performance, tire wear performance, or cornering performance of the tire, it is necessary to model the tread pattern as faithfully as possible. Patent Document 1 discloses a method of creating a finite element model for a tire in which a tread portion has an uneven shape.
メッシュは、CAD(Computer Aided Design)ソフトウェアの画面の表示内容を見ながら手動で生成する場合と、CADソフトウェアの機能によって自動で生成する場合とがある。メッシュを自動で生成することにより、作業時間を短縮することができる。タイヤについてメッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合を得る場合、形状が複雑な部分については、メッシュを自動で生成できず、手動で生成することがある。メッシュを手動で生成する場合、自動で生成する場合よりも作業時間が長くなる。 There are cases where the mesh is manually generated while looking at the display content of the screen of CAD (Computer Aided Design) software, and where the mesh is automatically generated by the function of the CAD software. By automatically generating the mesh, the work time can be shortened. When a mesh is generated for a tire and a set of elements divided by the mesh is obtained, a mesh having a complicated shape cannot be automatically generated and may be generated manually. When the mesh is manually generated, the work time is longer than when the mesh is automatically generated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できるタイヤパターンモデル作成方法、これを用いたタイヤシミュレーション方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a tire pattern model creation method capable of shortening the time for generating a mesh and obtaining a model based on a set of elements divided by the mesh, and a tire simulation method using the tire pattern model creation method The purpose is to do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、一態様によるタイヤパターンモデル作成方法は、タイヤトレッド面の一部である陸部について、任意の一表面を前記一表面と直交する第1の方向に貫通させた第1領域と、前記第1領域以外の部分である第2領域とに分割するステップと、前記一表面についてのメッシュを前記第1の方向に移動させて前記第1領域を複数に分割することで前記第1領域についてメッシュを生成して前記第1領域の3次元モデルを生成するステップと、前記第2領域の切断面についてのメッシュを前記第1の方向とは異なる第2の方向に移動させて前記第2領域を複数に分割することで前記第2領域についてメッシュを生成して前記第2領域の3次元モデルを生成するステップと、前記第1領域について生成した3次元モデルと前記第2領域について生成した3次元モデルとを組み合わせるステップと、を含む。この方法によれば、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire pattern model creation method according to an aspect includes a first portion in which any one surface is orthogonal to the one surface with respect to a land portion that is a part of a tire tread surface. Dividing into a first region penetrating in a direction and a second region which is a portion other than the first region, and moving the mesh on the one surface in the first direction to A step of generating a mesh for the first region by dividing the first region to generate a three-dimensional model of the first region, and a mesh for a cut surface of the second region different from the first direction. Generating a mesh for the second region by moving in the direction of 2 to divide the second region into a plurality of regions, and generating a three-dimensional model of the second region; Including 3-dimensional model and the step of combining the three-dimensional model generated for the second region. According to this method, it is possible to reduce the time for generating a mesh and obtaining a model based on a set of elements divided by the mesh.
前記第2領域の3次元モデルを生成する際、前記第1領域の側面と前記第2領域の壁面とがなす溝壁角度が変化する場合、前記溝壁角度が同じ部分ごとに前記第2領域を分割し、分割した各部分について切断面を前記第2の方向に移動させつつ前記第2領域についてメッシュを生成して3次元モデルを生成し、個々の溝壁部分領域の3次元モデルを組み合わせて、前記第2領域の3次元モデルを生成することが好ましい。第2領域を複数の部分領域に分割することで、溝底の曲面が交わるような複雑な領域についても、メッシュを手動ではなく、自動で生成できるため、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できる。 When generating a three-dimensional model of the second region, when the groove wall angle formed between the side surface of the first region and the wall surface of the second region changes, the second region is divided into portions where the groove wall angle is the same. And generating a three-dimensional model by generating a mesh for the second region while moving the cutting plane in the second direction for each of the divided portions, and combining the three-dimensional models of the individual groove wall partial regions Thus, it is preferable to generate a three-dimensional model of the second region. By dividing the second region into a plurality of partial regions, even a complex region where the curved surfaces of the groove bottom intersect can be generated automatically instead of manually, so a model based on a set of elements divided by the mesh can be created. The time to obtain can be shortened.
前記陸部を前記第1領域と前記第2領域とに分割する際、前記溝壁角度の代表位置を設定し、かつ、前記代表位置から前記陸部の内側方向に少なくとも1要素分離れた対応位置を設定し、前記対応位置に沿って前記第1領域と前記第2領域とに分割することが好ましい。これにより、溝壁角度がゼロであるために切断面を陸部の輪郭に沿って移動させることが困難である場合でも、1つ以上の要素分厚みを持たせることにより、第2領域について切断面要素を生成することができる。 When dividing the land portion into the first region and the second region, a representative position of the groove wall angle is set, and at least one element is separated from the representative position in the inward direction of the land portion. It is preferable to set a position and divide the first area and the second area along the corresponding position. Thereby, even when it is difficult to move the cut surface along the contour of the land portion because the groove wall angle is zero, the second region is cut by providing a thickness of one or more elements. Surface elements can be generated.
前記第1領域について生成した3次元モデルと前記第2領域について生成した3次元モデルとを組み合わせる際に隣接する領域のメッシュの形状が一致するように前記第1領域及び前記第2領域のメッシュを生成することが好ましい。このようにメッシュを作成すれば、各領域境界間の節点共有を利用することができるので、拘束結合などの設定の手間が不要となり、解析モデルの作成効率をさらに向上できる。 When combining the three-dimensional model generated for the first region and the three-dimensional model generated for the second region, the meshes of the first region and the second region are matched so that the shapes of the meshes of adjacent regions match. It is preferable to produce. If a mesh is created in this way, node sharing between each region boundary can be used, so that setting work such as constraint coupling is not required, and the efficiency of creating an analysis model can be further improved.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、一態様によるタイヤシミュレーション方法は、上記タイヤパターンモデル作成方法でタイヤパターンモデルを作成するステップと、前記タイヤパターンモデル以外の部分についての3次元モデルであるケーシングモデルを作成するステップと、前記タイヤパターンモデルと前記ケーシングモデルとを一体化するステップと、前記タイヤパターンモデルと前記ケーシングモデルとを一体化したタイヤ全体のモデルについてシミュレーションを行うステップとを含む。この方法によれば、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮でき、シミュレーションにかかる時間を短縮できる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire simulation method according to one aspect includes a step of creating a tire pattern model by the tire pattern model creation method, and a three-dimensional model of a portion other than the tire pattern model A step of creating a casing model, a step of integrating the tire pattern model and the casing model, and a step of performing a simulation on a model of the entire tire integrating the tire pattern model and the casing model. Including. According to this method, it is possible to reduce the time required to generate a mesh and obtain a model based on a set of elements divided by the mesh, and the time required for simulation can be reduced.
本発明の一態様によれば、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できる。 According to one embodiment of the present invention, the time for generating a mesh and obtaining a model based on a set of elements divided by the mesh can be reduced.
以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者に自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Further, the constituent elements of this embodiment include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a tire pattern model creation method according to the first embodiment will be described.
図1は、第1の実施形態にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ1の回転軸(図示せず)と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面(タイヤ赤道線)CLに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから離れる側をいう。タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤ1の回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ1のタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ幅は、タイヤ幅方向の外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面CL上にあって空気入りタイヤ1のタイヤ周方向に沿う線をいう。本実施の形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「CL」を付す。また、本実施形態では、空気入りタイヤを長距離輸送用のトラック、バスなどのステア軸に装着される重荷重用ラジアルタイヤとした場合について説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view in the tire meridian direction showing the pneumatic tire according to the first embodiment. In the following description, the tire radial direction refers to a direction orthogonal to the rotation axis (not shown) of the pneumatic tire 1, and the tire radial direction inner side refers to the side toward the rotation axis in the tire radial direction, the tire radial direction outer side. Means the side away from the rotation axis in the tire radial direction. Further, the tire circumferential direction refers to a direction around the rotation axis as a central axis. Further, the tire width direction means a direction parallel to the rotation axis, the inner side in the tire width direction means the side toward the tire equator plane (tire equator line) CL in the tire width direction, and the outer side in the tire width direction means the tire width direction. Is the side away from the tire equatorial plane CL. The tire equatorial plane CL is a plane that is orthogonal to the rotation axis of the pneumatic tire 1 and passes through the center of the tire width of the pneumatic tire 1. The tire width is the width in the tire width direction between the portions located outside in the tire width direction, that is, the distance between the portions farthest from the tire equatorial plane CL in the tire width direction. The tire equator line is a line along the tire circumferential direction of the pneumatic tire 1 on the tire equator plane CL. In the present embodiment, the same sign “CL” as that of the tire equator plane is attached to the tire equator line. In the present embodiment, a case will be described in which the pneumatic tire is a heavy-duty radial tire mounted on a steer shaft such as a truck or bus for long-distance transportation.
図1に示すように、空気入りタイヤ1は、一対のビードコア11と、一対のビードフィラー12と、カーカス層13と、ベルト層14と、トレッドゴム15と、一対のサイドウォールゴム16とを備える。一対のビードコア11は、環状構造を有し、左右のビード部のコアを構成する。一対のビードフィラー12は、ローアーフィラーおよびアッパーフィラーから成り、一対のビードコア11のタイヤ径方向外周にそれぞれ配置されてビード部を補強する。カーカス層13は、単層構造を有し、左右のビードコア11間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。また、カーカス層13の両端部は、ビードコア11およびビードフィラー12を包み込むようにタイヤ幅方向外側に巻き返されて係止される。ベルト層14は、積層された高角度ベルト141と、一対の交差ベルト142、143と、ベルトカバー144と、周方向補強層145とから成り、カーカス層13のタイヤ径方向外周に配置される。
As shown in FIG. 1, the pneumatic tire 1 includes a pair of
ここで、高角度ベルト141は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で40[deg]以上60[deg]以下のベルト角度(タイヤ周方向に対するベルトコードの繊維方向の傾斜角)を有する。また、高角度ベルト141は、カーカス層13のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。
Here, the high-
一対の交差ベルト142、143は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上30[deg]以下のベルト角度を有する。また、一対の交差ベルト142、143は、相互に異符号のベルト角度を有し、ベルトコードの繊維方向を相互に交差させて積層される(クロスプライ構造)。ここでは、タイヤ径方向内側に位置する交差ベルト142を内径側交差ベルトと呼び、タイヤ径方向外側に位置する交差ベルト143を外径側交差ベルトと呼ぶ。なお、3枚以上の交差ベルトが積層されて配置されても良い(図示省略)。また、一対の交差ベルト142、143は、高角度ベルト141のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。
The pair of
ベルトカバー144は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有する。また、ベルトカバー144は、交差ベルト142、143のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。なお、この実施の形態では、ベルトカバー144が、外径側交差ベルト143と同一のベルト角度を有し、また、ベルト層14の最外層に配置されている。なお、ベルト層は、さらに、交差ベルト間あるいは交差ベルトよりもタイヤ径方向内側に周方向補強層を設けてもよい。周方向補強層は、スチール製のワイヤから成り、少なくとも1本のワイヤをタイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内で傾斜させつつ螺旋状に巻き廻わして構成される。
The
周方向補強層145は、スチール製のワイヤから成り、少なくとも1本のワイヤをタイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内で傾斜させつつ螺旋状に巻き廻わして構成される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の間に挟み込まれて配置される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置される。具体的には、ワイヤが内径側交差ベルト142の外周に螺旋状に巻き廻されて、周方向補強層145が形成される。この周方向補強層145がタイヤ周方向の剛性を補強することにより、タイヤの耐久性能が向上する。
The circumferential reinforcing
なお、ベルト層14は、エッジカバーを有しても良い(図示省略)。一般に、エッジカバーは、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内のベルト角度を有する。また、エッジカバーは、外径側交差ベルト143(あるいは内径側交差ベルト142)の左右のエッジ部のタイヤ径方向外側にそれぞれ配置される。これらのエッジカバーがタガ効果を発揮することにより、トレッド部センター領域とショルダ領域との径成長差が緩和されて、タイヤの耐偏摩耗性能が向上する。
The
トレッドゴム15は、カーカス層13およびベルト層14のタイヤ径方向外周に配置されてタイヤのトレッド部33を構成する。一対のサイドウォールゴム16は、カーカス層13のタイヤ幅方向外側にそれぞれ配置されて左右のサイドウォール部を構成する。なお、この実施の形態では、空気入りタイヤ1がタイヤ赤道面CLを中心とした左右対称な構造を有している。
The
また、空気入りタイヤ1は、図1に示すように、トレッド部33にタイヤ周方向に延在する2本の周方向主溝21が形成されている。周方向主溝21は、タイヤ赤道面CLを挟んで、タイヤ幅方向の両側に設けられている。周方向主溝21は、周方向にジグザグの形状で延在している。
In the pneumatic tire 1, as shown in FIG. 1, two circumferential
周方向主溝21同士の間には、破線で示すラグ溝60Aが設けられている。また、周方向主溝21からタイヤ幅方向の外側に向かってラグ溝60Bが設けられている。
A lug groove 60 </ b> A indicated by a broken line is provided between the circumferential
また、トレッド部33は、トレッドゴム15が、周方向主溝21によって区画され、複数の陸部、具体的には1つの陸部41と、2つの陸部42とに分割された形状となる。陸部41は、2本の周方向主溝21と2本のラグ溝60Aとで挟まれた領域である。2つの陸部42は、それぞれ周方向主溝21と2本のラグ溝60Bとで挟まれた領域である。陸部42は、タイヤ幅方向外側の端部が、トレッド部33の路面と接地する領域のタイヤ幅方向の端部である。ここで、本実施形態の空気入りタイヤ1のトレッド部33は、タイヤ赤道面CLを対象面として左右非対称である。次に、本実施形態に係るタイヤシミュレーション方法を実行する装置について説明する。
The tread portion 33 has a shape in which the
図2は、本実施形態に係るタイヤシミュレーション方法を実行する解析装置を示す説明図である。本実施形態に係るタイヤシミュレーション方法は、図2に示す解析装置50によって実現できる。解析装置50はコンピュータであり、図2に示すように、処理部52と記憶部54とで構成される。また、この解析装置50には、入出力装置51が電気的に接続されている。入出力装置51は、入力部53を有している。この入力部53は、タイヤを構成するゴムの物性値や補強コードの物性値、あるいは接地解析、転動解析等の変形解析に用いる境界条件等を処理部52や記憶部54へ入力する。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an analysis apparatus that executes the tire simulation method according to the present embodiment. The tire simulation method according to the present embodiment can be realized by the
入力部53には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。記憶部54には、タイヤの解析(接地解析や転動解析、あるいは振動解析等)や本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を含むコンピュータプログラムが格納されている。記憶部54は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
An input device such as a keyboard or a mouse can be used for the
上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、接地解析や転動解析、あるいは本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実現できるものであってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。 The computer program may be capable of realizing the ground contact analysis, the rolling analysis, or the tire simulation method according to the present embodiment, in combination with a computer program already recorded in the computer system. Here, the “computer system” includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.
処理部52は、モデル作成部52aと、条件設定部52bと、解析部52cと、評価値算出部52dと、判定部52eと、を含む。モデル作成部52aは、解析対象のタイヤを、複数の節点を有する複数の要素に分割して、解析に供するタイヤモデルを作成し、記憶部54に保存する。モデル作成部52aは、タイヤモデルに加え、解析する条件、モデルに基づいて決定される種々の部材をモデル化する。モデル作成部52aは、例えば、解析対象のタイヤのモデル(タイヤモデル)に加え、タイヤと接触するリムのモデル(リムモデル)、タイヤに嵌め込むホイールのモデル(ホイールモデル)、タイヤが接触する路面のモデル(路面モデル)等を作成する。これによりモデル作成部52aは、少なくともタイヤモデルを含む解析モデルを作成する。
The
条件設定部52bは、モデル作成部52aで作成した解析モデルの解析を実行するための各種条件を設定する。各種条件としては、解析時に解析結果に条件を変更する設計変数と、条件を変更しない固定値とがある。設計変数としては、タイヤモデルのベルト層を構成するベルトの枚数、ベルトの配置位置、タイヤモデルのトレッド部のゴムまたはコートゴムのヤング率や幅、ベルトのワイヤの角度、エンドや剛性、カーカス層の形状や寸法の少なくとも1つを含む。また、設計変数や固定値としては、上記に加え、タイヤモデルを構成する各部の物性値や、解析モデルのタイヤモデル以外のモデルの各種形状、物性値が含まれる。条件設定部52bは、入力部53で入力を検出した操作や記憶部54に記憶されている情報に基づいて各種条件(設計変数、固定値)を決定する。また、条件設定部52bは、実行する解析処理の内容、解析の収束条件等の解析条件も設定する。また、条件設定部52bは、解析条件として、タイヤモデルの表面(プロファイル)をタイヤ幅方向において、複数に分割した領域も設定する。なお、プロファイルを複数の領域に分割した各領域の情報は、評価値算出部52dで評価値を算出する際に用いられる。
The condition setting unit 52b sets various conditions for executing the analysis of the analysis model created by the model creation unit 52a. As various conditions, there are a design variable that changes the condition in the analysis result at the time of analysis and a fixed value that does not change the condition. The design variables include the number of belts that make up the tire model belt layer, the position of the belt, the Young's modulus and width of the rubber or coat rubber of the tread of the tire model, the angle of the belt wire, the end and rigidity, the carcass layer Includes at least one of shape and dimensions. In addition to the above, the design variables and fixed values include physical property values of each part constituting the tire model, various shapes and physical property values of models other than the tire model of the analysis model. The condition setting unit 52 b determines various conditions (design variables, fixed values) based on the operation detected by the
解析部52cは、モデル作成部52aが作成した解析モデルを記憶部54から読み出し、所定の条件の下で変形解析を実行する。なお、変形解析としては、作成したタイヤモデルが変形する種々の要因の変形解析が対象となる。具体的には、解析部52cは、タイヤを路面に接触させることで発生する変形を解析したり、タイヤをインフレートさせることで発生する変形を解析したり、タイヤをホイールに装着させることで発生する変形を解析したり、経時変化によりタイヤに生じる変形を解析したりする。経時変化によりタイヤに生じる変形としては、設定した距離の走行により生じるタイヤの変形つまり走行成長により生じるタイヤの変形、経年劣化による変形および走行状態とすることにより生じるタイヤの変形等がある。ここで、解析部52cは、後述する実施形態でタイヤをリムに組み込むことで生じる変形、タイヤをインフレートすること、つまりタイヤに所定の内圧を充填することで生じる変形、タイヤを走行成長させることで生じる変形を計算する。
The
評価値算出部52dは、解析部52cで変形解析した解析モデルのタイヤモデルに基づいてタイヤモデルの表面の成長量を算出し、算出した成長量から評価値を算出する。評価値算出部52dは、変形解析前のタイヤモデルと変形解析後のタイヤモデルとを比較して成長量を算出する。具体的には、評価値算出部52dは、変形解析前のタイヤモデルの任意の要素と変形解析後のタイヤモデルの当該任意の要素と同一の要素との距離、つまり座標差を算出し、当該座標差を成長量として算出する。また、評価値算出部52dは、タイヤ表面(タイヤのプロファイル)の各要素を対象として成長量また評価値を算出する。次に、評価値算出部52dは、評価値として、算出した成長量の平均と分散を算出する。ここで、評価値算出部52dは、タイヤモデルを複数の領域に分割しており、算出した成長量の平均と分散を当該分割された領域毎に算出する。評価値算出部52dは、領域毎に成長量の平均と分散を算出したら、当該領域毎の成長量の平均と分散に基づいて、当該領域毎の成長量の平均と分散の平均と分散、つまりタイヤ全体の平均と分散を算出する。
The evaluation
判定部52eは、評価値算出部52dで算出されたタイヤ全体の平均と分散とに基づいて、タイヤの性能を評価する。また、判定部52eは、算出された評価値が条件設定部52bで設定された収束条件を満足するかを判定する。判定部52eは、算出された評価値が条件設定部52bで設定された収束条件を満足していないと判定した場合、条件設定部52bで設計変数を変更させ、再度評価値の算出を実行させる。また、判定部52eは、算出された評価値が条件設定部52bで設定された収束条件を満足していると判定した場合、当該評価値を算出した際の設計変数を算出結果として算出する。
The
なお、モデル作成部52aと条件設定部52bと解析部52cと、評価値算出部52dと判定部52eとは、解析モデルや条件や解析結果を算出、決定したら、決定した各結果を記憶部54の所定領域に格納する。また、各部は、記憶部54に格納された各結果を用いて、解析、作成を実行する。
The model creation unit 52a, the condition setting unit 52b, the
処理部52は、例えば、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成されている。解析時においては、モデル作成部52aが作成した解析モデルや入力データ等に基づいて、処理部52が上記プログラムを処理部52に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部52は、記憶部54へ演算途中の数値を適宜格納し、また記憶部54へ格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部52は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアによって、その機能を実現するものであってもよい。
The
表示部55は、例えば、液晶表示装置等の表示用デバイスである。記憶部54は、他の装置(例えばデータベースサーバ)内にあってもよい。例えば、解析装置50は、入出力装置51を備えた端末装置から通信により処理部52や記憶部54にアクセスするものであってもよい。
The
このような構成において、処理部52は、モデル作成部52aにより解析モデルを作成する。モデル作成部52aは、作成した解析モデルを記憶部54の所定領域に保存する。具体的には、解析対象であるタイヤのモデルを含む解析モデルを作成する。ここで、解析モデルは、有限要素法(Finite Element Method:FEM)や有限差分法(Finite Differences Method:FDM)等の数値解析手法を用いてコンピュータが変形解析および剛性解析を実行するために用いるモデルであって、コンピュータで解析可能である。解析モデルは、数学的モデルや数学的離散化モデルを含む。
In such a configuration, the
図3Aから図3Cは、陸部領域4と溝壁領域2とを説明する図である。図3Aは、陸部領域4及び溝壁領域2の例を示す斜視図である。図3Aに示すように、トレッド部33は、陸部41と陸部42とを含む。図3Bは、陸部41の断面の例を示す斜視図である。図3Bに示すように、陸部41は陸部領域4と溝壁領域2とに分割することができる。
3A to 3C are diagrams illustrating the
図3Cは、溝壁領域2の断面の例を示す図である。図3Cに示すように、トレッド部33は、複数の陸部領域4と、複数の陸部領域4の間に設けられた溝壁領域2とを含む。溝壁領域2の溝底側は半径Rの曲面になって溝底面に連続している。
FIG. 3C is a diagram illustrating an example of a cross section of the
モデル作成部52aは、図3Aから図3Cに示すように、陸部41を陸部領域4と溝壁領域2とに分割し、陸部領域4と溝壁領域2とについて別々にメッシュを作成する。表面、切断面など任意の一表面を、一表面と直交する方向に貫通させることにより、第1領域である陸部領域4が得られる。陸部41のうち、陸部領域4以外の部分が、第2領域である溝壁領域2となる。モデル作成部52aは、陸部領域4については、表面要素40をタイヤ径方向に移動させて複数に分割することにより、例えばCADソフトウェアの機能によって、メッシュを自動で生成する。表面要素40は、陸部領域4のうち路面に接する面を含む部分である。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the model creation unit 52a divides the
モデル作成部52aは、溝壁領域2については、切断面要素20をタイヤ周方向又はタイヤ幅方向に移動させて複数に分割することにより、例えばCADソフトウェアの機能によってメッシュを自動で生成する。切断面要素20は、陸部41の、表面要素40に直交する断面のうち、陸部領域4を除いた部分である。なお、溝壁領域2には、溝壁と溝底形状を持つ主溝、ラグ溝、サイプ及びショルダ部が含まれる。図3Bに示す陸部領域4については、表面要素40を、その大きさを変えずにタイヤ径方向に移動させつつ複数に分割することによりメッシュを生成することができる。図3Dは、表面要素40の大きさを変えずにタイヤ径方向に移動させる場合を示す図である。表面要素40をタイヤ径方向に移動させながら陸部領域4を複数に分割することにより、メッシュを生成する。このとき、図3Dに示すように、表面要素40を、その大きさを変えずに径方向に移動させるため、平面視において重心Gの位置は変化しない。
For the
モデル作成部52aは、表面要素40の大きさを変化させながらタイヤ径方向に移動させて陸部領域4を複数に分割することによりメッシュを生成してもよい。図3Eは、表面要素の大きさを変化させながらタイヤ径方向に移動させる場合を示す図である。図3Eに示すように、表面要素40Z0を、その大きさを変化させながら表面の位置Z0からタイヤ径方向に移動させる。このとき、平面視による重心の位置が変化しないようにタイヤ径方向に移動させる。すなわち、表面の位置Z0での表面要素40Z0の重心GZ0の位置と、移動途中の位置Z1での要素40Z1の重心GZ1の位置とは、平面視において同一である。したがって、表面要素40Z0の各辺は同じ比率で変化するため、移動途中の要素40Z1と表面要素40Z0とは相似である。同様に、切断面要素20について、その大きさを変えずにタイヤ周方向に移動させてもよいし、その大きさを変化させながらタイヤ周方向に移動させてもよい。
The model creation unit 52a may generate a mesh by dividing the
図4Aは、陸部領域4の表面要素40と溝壁領域2の切断面要素20との関係を示す図である。図4Aに示すように、本実施形態では、陸部領域4の表面要素40と溝壁領域2の切断面要素20とをそれぞれ作成する。表面要素40は、陸部領域4のトレッド表面に表れる2次元要素である。切断面要素20は、溝壁領域2の仮想切断面に表れる2次元要素である。
FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the
表面要素40を矢印Y1のようにタイヤ径方向に移動させて陸部領域4を複数に分割することにより、陸部領域4についてメッシュを自動で生成できる。また、切断面要素20を矢印Y2のようにタイヤ周方向に移動させて溝壁領域2を複数に分割することにより、溝壁領域2についてメッシュを自動で生成できる。なお、図4Aにおいて、陸部領域4について、表面要素40の代わりに、表面要素40に直交する切断面要素を作成し、タイヤ周方向又はタイヤ幅方向に移動させてもよい。
A mesh can be automatically generated for the
図4Bは、陸部41について生成したメッシュの例を示す図である。図4Bに示すように、陸部領域4について生成したメッシュと溝壁領域2について生成したメッシュとを組み合せることにより、陸部41全体に関するモデルを得ることができる。また、図3Aに示す陸部42についても同様に陸部領域4と溝壁領域2に分割して処理することにより、陸部42全体に関するモデルを得ることができる。
FIG. 4B is a diagram illustrating an example of a mesh generated for the
図4Cは、タイヤ全体に関するモデルの例を示す図である。図4Bに示すように得られた陸部41に関するモデルと陸部42に関するモデルとを、タイヤ周方向に連続して形成することにより、図4Cに示すように、タイヤ全体に関するモデルを得ることができる。
FIG. 4C is a diagram illustrating an example of a model related to the entire tire. As shown in FIG. 4C, a model relating to the entire tire can be obtained by continuously forming the model relating to the
図5は、第1の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法を示すフローチャートである。図5に示すように、最初に、パターン形状を陸部領域4と溝壁領域2とに分割する(ステップS101)。このとき、タイヤトレッド面の一部である陸部41について、任意の一表面を、一表面と直交する第1の方向に貫通させた第1領域である陸部領域4と、第1領域以外の部分である第2領域である溝壁領域2とに分割する。
FIG. 5 is a flowchart showing a tire pattern model creation method according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, first, the pattern shape is divided into the
次に、陸部領域4の表面または切断面の2次元要素を作成し、表面要素40または切断面要素をタイヤ径方向に沿って少なくとも溝底まで移動させつつ陸部領域4を複数に分割することにより、3次元モデルを生成する(ステップS102)。さらに、溝壁領域2の切断面の2次元要素を作成し、切断面要素20を陸部の輪郭に沿ってタイヤ周方向又はタイヤ幅方向に移動させつつ溝壁領域2を複数に分割することにより、3次元モデルを生成する(ステップS103)。
Next, a two-dimensional element of the surface or cut surface of the
そして、ステップS102において作成した陸部領域の3次元モデルと、ステップS103において作成した溝壁領域の3次元モデルとを組み合わせ、かつタイヤ周方向に展開する(ステップS104)。すなわち、陸部領域の3次元モデルと溝壁領域の3次元モデルとを組み合わせたモデルを、タイヤ周方向に連続して形成する。 Then, the three-dimensional model of the land region created in step S102 and the three-dimensional model of the groove wall region created in step S103 are combined and developed in the tire circumferential direction (step S104). That is, a model combining a three-dimensional model of the land region and a three-dimensional model of the groove wall region is continuously formed in the tire circumferential direction.
以上の処理により、メッシュを手動ではなく、自動で生成できるため、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できる。 With the above processing, the mesh can be automatically generated instead of manually, so that the time for obtaining a model based on a set of elements divided by the mesh can be shortened.
(溝壁領域と陸部領域との分割例)
図6は、溝壁領域2と陸部領域4との分割例を示す図である。図6に示すように、陸部41aは、2本の周方向主溝21と2本のオープンサイプ61とで挟まれた領域である。オープンサイプ61は、両端が周方向主溝21に開放しているサイプである。
(Division example of groove wall area and land area)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of dividing the
陸部41aには、エッジサイプ62が設けられている。エッジサイプ62は、一端が周方向主溝21に開放し、他端が閉塞しているサイプである。
An
陸部41aには、クローズサイプ63が設けられている。クローズサイプ63は、両端が周方向主溝21に開放せずに閉塞しているサイプである。
A
オープンサイプ61、エッジサイプ62及びクローズサイプ63は、溝壁領域2に含まれる。
The
陸部領域4は、陸部41aから溝壁領域2を除いた領域である。陸部領域4の表面要素40をタイヤ径方向に移動させることにより、陸部領域4についてメッシュを自動で生成できる。また、溝壁領域2の切断面要素20をタイヤ周方向に移動させることにより、溝壁領域2についてメッシュを自動で生成できる。
The
ショルダ部の形状が図1に示す形状とは異なる場合がある。図7A及び図7Bは、溝壁領域2と陸部領域4との他の分割例を示す図である。
The shape of the shoulder portion may be different from the shape shown in FIG. 7A and 7B are diagrams showing another example of division of the
図7Aは、ショルダ部42aがSCG(Stress Wear Control Groove)タイプの場合を示す。ショルダ部42aに、溝M1が設けられている。このため、ショルダ部42a全体について、メッシュを自動で生成することは難しい。そこで、図7Aに示すように、ショルダ部42aを、分割線Daによって、陸部領域4と溝壁領域2とに分ける。陸部領域4については、表面要素すなわち表面のメッシュをタイヤ径方向に移動させることにより、メッシュを自動で生成することができる。溝壁領域2については、切断面要素すなわち切断面のメッシュをタイヤ周方向に移動させることにより、メッシュを自動で生成することができる。
FIG. 7A shows a case where the
図7Bは、ショルダ部42bがSER(Shoulder Edge Rib)タイプの場合を示す。図7Bに示すように、溝M2が設けられている。このため、ショルダ部42b全体について、メッシュを自動で生成することは難しい。そこで、図7Bに示すように、ショルダ部42bを、分割線Dbによって、陸部領域4と溝壁領域2とに分ける。陸部領域4については、表面要素すなわち表面のメッシュをタイヤ径方向に移動させることにより、メッシュを自動で生成することができる。溝壁領域2については、切断面要素すなわち切断面のメッシュをタイヤ周方向に移動させることにより、メッシュを自動で生成することができる。
FIG. 7B shows a case where the
以上のように、第1の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法は、タイヤトレッド面の一部である陸部について、任意の一表面を前記一表面と直交する第1の方向に貫通させた第1領域と、前記第1領域以外の部分である第2領域とに分割するステップと、前記一表面についてのメッシュを前記第1の方向に移動させて前記第1領域を複数に分割することで前記第1領域についてメッシュを生成して前記第1領域の3次元モデルを生成するステップと、前記第2領域の切断面についてのメッシュを前記第1の方向とは異なる第2の方向に移動させて前記第2領域を複数に分割することで前記第2領域についてメッシュを生成して前記第2領域の3次元モデルを生成するステップと、前記第1領域について生成した3次元モデルと前記第2領域について生成した3次元モデルとを組み合わせるステップと、を含む。このため、手動でメッシュを生成する手間は不要であり、パターンモデルの作成時間を大幅に短縮できる。 As described above, in the tire pattern model creation method according to the first embodiment, for a land portion that is a part of the tire tread surface, an arbitrary one surface is penetrated in a first direction orthogonal to the one surface. Dividing the region into one region and a second region other than the first region, and moving the mesh for the one surface in the first direction to divide the first region into a plurality of regions. Generating a mesh for the first region to generate a three-dimensional model of the first region; and moving the mesh for the cut surface of the second region in a second direction different from the first direction. Generating a mesh for the second region by dividing the second region into a plurality of regions to generate a three-dimensional model of the second region, a three-dimensional model generated for the first region, and the first Comprising the steps of: combining the three-dimensional model generated for the region. This eliminates the need to manually generate the mesh, and can greatly reduce the time for creating the pattern model.
(第2の実施形態)
溝壁領域2の溝壁角度が場所によって変化する場合がある。そのような場合には、溝壁領域2について分割し、分割した各部分を移動させることにより、3次元モデルを生成する。
(Second Embodiment)
The groove wall angle of the
図8は、第2の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法を説明する図である。図8は、溝壁領域2の溝壁角度θが変化する場合を示す。溝壁角度θは、陸部領域4の側面4Sと溝壁領域2の壁面2Sとがなす角度である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a tire pattern model creation method according to the second embodiment. FIG. 8 shows a case where the groove wall angle θ of the
図8に示すように、陸部41bが陸部領域4と溝壁領域2とで構成される場合において、陸部領域4の表面要素40の端部に、代表位置A、代表位置B、代表位置C、代表位置Dを設定する。代表位置A、代表位置B、代表位置C、代表位置Dにおいて、代表位置Aと代表位置Bとの間は溝壁角度θが10度、代表位置Bと代表位置Cとの間は溝壁角度θが8度、代表位置Cと代表位置Dとの間は溝壁角度θが12度、であるものとする。溝壁領域2を、同じ角度毎の部分領域に分割することにより、各部分領域についてメッシュを自動で生成することができる。
As shown in FIG. 8, in the case where the
図9は、各代表位置における切断面要素の例を示す図である。図10は、各代表位置における切断面要素それぞれについて移動させることによって得られる溝壁領域2のモデルの例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a cut surface element at each representative position. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a model of the
図9において、代表位置Aと代表位置Bとの間における切断面要素20A、代表位置Bと代表位置Cとの間における切断面要素20B、代表位置Cと代表位置Dとの間における切断面要素20Cを、それぞれ矢印YAの方向、矢印YBの方向、矢印YCの方向に移動させながらメッシュを作成する。このように、溝壁領域2を、同じ角度毎の部分領域に分割し、部分領域の要素すなわちメッシュをそれぞれ移動させながら部分領域を複数に分割することでメッシュを作成することにより、図10に示すように、溝壁領域2のモデルが得られる。
In FIG. 9, the
図11は、代表位置を説明する図である。図11は、陸部41bの周辺を平面視で示す。図11に示すように、溝壁角度が変化する位置P1、P2、P3、P4を代表位置とすることが好ましい。例えば、溝壁角度が変化する頂点の位置を代表位置とすることが好ましい。なお、場合によっては、同一節点及び同一要素数で各切断面要素のメッシュを作成してもよい。
FIG. 11 is a diagram for explaining representative positions. FIG. 11 shows the periphery of the
図12は、第2の実施形態によって得られる、陸部41bのモデルの例を示す図である。上述したように、陸部領域4と溝壁領域2とに分割して陸部領域4についてメッシュを作成し、さらに溝壁領域2については溝壁角度ごとに分割してメッシュを作成することにより、図12に示す陸部41bのモデルを得ることができる。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a model of the
図13は、第2の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法を示すフローチャートである。第2の実施形態では、図5のステップS103を図13に示すステップS201からステップS204に置き換えて、陸部の3次元モデルを得る。 FIG. 13 is a flowchart showing a tire pattern model creation method according to the second embodiment. In the second embodiment, step S103 in FIG. 5 is replaced with step S204 from step S201 shown in FIG. 13 to obtain a three-dimensional model of the land portion.
図13に示すように、最初に、パターン形状を陸部領域4と溝壁領域2とに分割する(ステップS101)。次に、陸部領域4の表面または切断面の2次元要素を作成し、表面要素40または切断面要素をタイヤ径方向に沿って少なくとも溝底まで移動させて複数に分割することで、3次元モデルを生成する(ステップS102)。
As shown in FIG. 13, first, the pattern shape is divided into the
溝壁領域2については、最初に、溝壁角度の変化による少なくとも1つの溝壁角度代表位置を選定する(ステップS201)。各代表位置で溝壁領域の切断面要素についてメッシュをそれぞれ作成する(ステップS202)。
For the
次に、各切断面要素を陸部の輪郭に沿って移動させながら溝壁領域を複数に分割することでメッシュを作成することにより、各溝壁部分領域の3次元モデルを生成する(ステップS203)。溝壁部分領域のモデルを組み合わせて一体化することにより、溝壁領域の3次元モデルを得る(ステップS204)。 Next, a three-dimensional model of each groove wall partial region is generated by creating a mesh by dividing the groove wall region into a plurality of portions while moving each cut surface element along the contour of the land portion (step S203). ). A three-dimensional model of the groove wall region is obtained by combining and integrating the models of the groove wall partial region (step S204).
最後に、ステップS102において作成した陸部領域の3次元モデルと、ステップS203において作成した溝壁領域の3次元モデルとを組み合わせ、かつタイヤ周方向に展開する(ステップS104)。 Finally, the three-dimensional model of the land region created in step S102 and the three-dimensional model of the groove wall region created in step S203 are combined and developed in the tire circumferential direction (step S104).
溝壁領域を多数の部分領域に分割することで、溝底の曲面が交わるような複雑な領域についても、メッシュを手動ではなく、自動で生成できるため、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮できる。 By dividing the groove wall area into a number of partial areas, meshes can be generated automatically, not manually, even for complex areas where the curved surfaces of the groove bottoms intersect. The time to obtain can be reduced.
(第3の実施形態)
ところで、溝壁領域2の溝壁角度θがゼロである場合も考えられる。その場合、溝壁領域2の切断面要素を作成できないので、切断面要素を移動させてメッシュを作成することは困難である。そこで、第3の実施形態では、溝壁領域2の切断面要素を陸部領域4の内側に延長することにより、溝壁領域2の切断面要素を作成できる。これにより、溝壁角度θがゼロであっても切断面要素を移動させて溝壁領域2を複数に分割することにより、メッシュを作成することができる。
(Third embodiment)
By the way, the case where the groove wall angle θ of the
図14Aは、第3の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法を説明する図である。図14Bは、厚みを持たせた切断面要素201の例を示す図である。図14Cは、図14Bに示す切断面要素201を除いた陸部領域41の例を示す図である。
FIG. 14A is a diagram illustrating a tire pattern model creation method according to the third embodiment. 14B is a diagram showing an example of the cutting
図14Aに示すように、陸部41cは、陸部領域41と溝壁領域21とを含む。溝壁領域21の切断面要素201は、図8に示す切断面要素20よりも陸部領域41の内側に延長した形状である。本例では、陸部41cの上面の内側に3要素分延長した形状とし、切断面要素201に厚みを持たせる。
As shown in FIG. 14A, the
具体的には、図14Aに示す各溝壁角度の代表位置A、B、C、D、E…から、陸部領域41の内側に少なくとも1要素分hだけ離れた対応位置A1、B1、C1、D1、E1…を設定する。つまり、代表位置A、B、C、D、E…と対応位置A1、B1、C1、D1、E1…との距離は、少なくとも1要素分hである。そして、これらの対応位置A1、B1、C1、D1、E1…で溝壁領域と陸部領域とに分ける。 Specifically, the representative position A of each groove wall angle shown in FIG. 14A, B, C, D, from E ..., the corresponding position A 1 at a distance of at least one element h inside the land area 4 1, B 1 , C 1 , D 1 , E 1 ... Are set. That is, the distance between the representative positions A, B, C, D, E... And the corresponding positions A 1 , B 1 , C 1 , D 1 , E 1 . Then, these corresponding positions A 1 , B 1 , C 1 , D 1 , E 1 ... Are divided into a groove wall area and a land area.
このように厚みを持たせた切断面要素201についてメッシュを生成すると、例えば、図14Bに示すように、代表位置A及び対応位置A1を通る切断面要素201が得られる。切断面要素201を移動させることにより、溝壁角度がゼロであってもメッシュを自動で作成することができる。
With such the
切断面要素201に厚みを持たせたため、図14Cに示すように、陸部領域41はその厚みの分だけ小さくなる。陸部領域41については、表面要素401をタイヤ径方向に移動させて複数に分割することにより、メッシュを自動で生成できる。このとき、図3Eを参照して説明したように、表面要素401の大きさを変化させながらタイヤ径方向に移動させてもよい。
Because of slightly thickened cutting
図15は、第3の実施形態によるタイヤパターンモデル作成方法を示すフローチャートである。第3の実施形態では、図13のステップS201とステップS202との間に、ステップS300の処理を挿入することにより、溝壁領域の切断面要素に厚みを持たせる。 FIG. 15 is a flowchart showing a tire pattern model creation method according to the third embodiment. In the third embodiment, the cut surface element of the groove wall region is given a thickness by inserting the process of step S300 between step S201 and step S202 of FIG.
図15に示すように、まず、陸部領域41と溝壁領域21とに分割する(ステップS101)。溝壁領域21については、最初に、溝壁角度の変化による少なくとも1つの溝壁角度の代表位置を選定する(ステップS201)。次に、溝壁角度の代表位置の陸部表面の内側に対応位置を設定し、溝壁領域21の切断面要素に少なくとも1要素分厚みを持たせる(ステップS300)。各代表位置で溝壁領域の切断面要素についてメッシュをそれぞれ作成する(ステップS202)。
As shown in FIG. 15, first, it divided into a land area 4 1 and the groove wall region 2 1 (step S101). The
次に、各切断面要素を陸部の輪郭に沿って移動させながら各溝壁部分領域を複数に分割することでメッシュを作成することにより、各溝壁部分領域の3次元モデルを生成する(ステップS203)。溝壁部分領域のモデルを組み合わせて一体化することにより、溝壁領域の3次元モデルを得る(ステップS204)。 Next, a three-dimensional model of each groove wall partial region is generated by creating a mesh by dividing each groove wall partial region into a plurality while moving each cut surface element along the contour of the land ( Step S203). A three-dimensional model of the groove wall region is obtained by combining and integrating the models of the groove wall partial region (step S204).
陸部領域4の表面または切断面の2次元要素を作成し、表面要素40または切断面要素をタイヤ径方向に沿って少なくとも溝底まで移動させて陸部領域4を複数に分割することで、3次元モデルを生成する(ステップS102)。最後に、ステップS203において作成した溝壁領域の3次元モデルと、ステップS102において作成した陸部領域の3次元モデルとを組み合わせ、かつタイヤ周方向に展開する(ステップS104)。
By creating a two-dimensional element of the surface or cut surface of the
以上にように、本実施形態では、陸部41cを第1領域である陸部領域41と第2領域である溝壁領域21とに分割する際、溝壁角度の代表位置を設定し、かつ、代表位置から陸部41cの内側方向に少なくとも1要素分離れた対応位置を設定し、対応位置に沿って陸部領域41と溝壁領域21とに分割する。これにより、溝壁角度θがゼロであるために切断面を陸部の輪郭に沿って移動させることが困難である場合でも、1つ以上の要素分厚みを持たせることにより、溝壁領域21について切断面要素を生成することができる。
As above, in the present embodiment, when dividing the
(第4の実施形態)
陸部領域4の3次元モデルと、溝壁領域2の3次元モデルとを組み合わせる際、陸部領域4と溝壁領域2とについて、互いに隣接する領域のメッシュの形状が一致するように陸部領域4及び溝壁領域2のメッシュを生成することが望ましい。すなわち、図12に示す陸部41bのモデルは、陸部領域4と溝壁領域2との境界において、陸部領域4のメッシュの間隔と溝壁領域2のメッシュの間隔とが一致している。
(Fourth embodiment)
When combining the three-dimensional model of the
このようにメッシュを作成すれば、各領域境界間の節点共有を利用することができるので、拘束結合などの設定の手間が不要となり、解析モデルの作成効率をさらに向上できる。なお、拘束結合とは、隣接領域の輪郭境界で異なる領域節点間の相対変位を発生させないように拘束することである。 If a mesh is created in this way, node sharing between each region boundary can be used, so that setting work such as constraint coupling is not required, and the efficiency of creating an analysis model can be further improved. Note that the constrained coupling is to constrain the relative displacement between different region nodes at the contour boundary of the adjacent region.
(タイヤシミュレーション方法)
次に、本実施形態に係るタイヤシミュレーション方法を説明する。なお、本実施形態に係るタイヤシミュレーション方法は、上述した解析装置50により実現できる。
(Tire simulation method)
Next, a tire simulation method according to this embodiment will be described. Note that the tire simulation method according to the present embodiment can be realized by the
図16A及び図16Bは、パターンモデル22とケーシングモデル23とを一体化してタイヤ全体のモデル24を作成する方法を説明する図である。
FIG. 16A and FIG. 16B are diagrams for explaining a method of creating the
図16Aに示すように、上記のように作成したパターンモデル22の他に、パターンモデル22以外の部分であるケーシングモデル23を予め作成しておく。そして、作成したパターンモデル22を、ケーシングモデル23と一体化することにより、図16Bに示すように、タイヤ全体のモデル24を作成することができる。ここで、一体化とは、各隣接領域の輪郭境界での節点共有あるいは拘束結合形式で各領域を完全に結合することである。
As shown in FIG. 16A, in addition to the
作成したタイヤ全体のモデル24を用いて、解析条件を設定することにより、タイヤ特性のシミュレーションを行うことができる。例えば、所定の嵌合条件、空気圧条件および荷重条件などを解析条件としてタイヤ全体のモデル24に与えることにより、タイヤ特性のシミュレーションを行うことができる。
The tire characteristics can be simulated by setting analysis conditions using the created
図17は、タイヤ全体のモデル24を作成し、シミュレーションする方法の例を示すフローチャートである。図17に示すように、モデル作成部52aにより、ケーシングモデル23を予め作成する(ステップS301)。次に、モデル作成部52aにより、タイヤのパターンモデル22を作成する(ステップS302)。そして、パターンモデル22とケーシングモデル23とを一体化することでタイヤ全体モデル24を生成する(ステップS303)。なお、ケーシングモデル23の作成(ステップS301)とパターンモデル22の作成(ステップS302)との順序は問わない。
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a method for creating and simulating the
次に、条件設定部52bにより解析条件を設定する(ステップS304)。設定した解析条件により、解析部52cがタイヤ特性についてシミュレーションを行う(ステップS305)。なお、シミュレーションの結果については、評価値算出部52dが算出し、判定部52eが判定を行う。
Next, an analysis condition is set by the condition setting unit 52b (step S304). Based on the set analysis conditions, the
以上のように、パターンとケーシングとについて、それぞれメッシュを作成し、パターンモデル22及びケーシングモデル23を得て、両者を一体化することにより、ひずみ集中が発生し易い溝底のみに細かいメッシュを用いることができる。これにより、解析モデルの規模(要素数)を小さくすることができる。このことにより、タイヤ全体のモデル24の作成効率をさらに向上できるとともに、解析時間を短縮することもできる。したがって、メッシュを生成し、メッシュによって分割した要素の集合によるモデルを得る時間を短縮でき、シミュレーションにかかる時間を短縮できる。
As described above, a mesh is created for each of the pattern and the casing, the
(実施例)
図18は、タイヤパターン解析モデルの例を示す図である。実施例では、タイヤパターン解析モデルの作成時間の短縮について、手動でメッシュを生成する従来方法と、各実施形態とについて評価を行った。本例では、図18に示すタイヤパターン解析モデルの作成時間について評価を行った。図18に示すタイヤパターン解析モデルは、タイヤサイズが27.00R49 RB42のオフザロード(Off The Road)タイヤのパターンモデル22である。
(Example)
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a tire pattern analysis model. In the Examples, the conventional method of manually generating a mesh and the respective embodiments were evaluated for the shortening of the creation time of the tire pattern analysis model. In this example, the tire pattern analysis model creation time shown in FIG. 18 was evaluated. The tire pattern analysis model shown in FIG. 18 is a
表1は、90万画素のパターンモデルを作成する時間について、従来方法による場合を「100」とし、上記の各実施形態による場合を指数で示す。 Table 1 shows the time for creating a pattern model of 900,000 pixels as “100” in the case of the conventional method, and shows the case of the above embodiments as an index.
表1に示すように、上記のパターンモデルを作成する時間は、第1の実施形態の場合「30」、第2の実施形態の場合「20」、第3の実施形態の場合「20」、第4の実施形態の場合「15」であり、いずれの実施形態による場合も従来方法による場合よりも短い時間で上記のパターンモデルを作成できることがわかった。 As shown in Table 1, the time for creating the pattern model is “30” in the first embodiment, “20” in the second embodiment, “20” in the third embodiment, In the case of the fourth embodiment, it is “15”, and it has been found that the pattern model can be created in a shorter time than in the case of the conventional method in any of the embodiments.
1 空気入りタイヤ
2 溝壁領域
2S 壁面
4 陸部領域
4S 側面
11 ビードコア
12 ビードフィラー
13 カーカス層
14 ベルト層
15 トレッドゴム
16 サイドウォールゴム
20、20A、20B、20C 切断面要素
21 周方向主溝
22 パターンモデル
23 ケーシングモデル
24 タイヤ全体のモデル
33 トレッド部
40 表面要素
41、41a、41b、41c、42 陸部
42a、42b ショルダ部
50 解析装置
51 入出力装置
52 処理部
52a モデル作成部
52b 条件設定部
52c 解析部
52d 評価値算出部
52e 判定部
53 入力部
54 記憶部
55 表示部
60A、60B ラグ溝
61 オープンサイプ
62 エッジサイプ
63 クローズサイプ
141 高角度ベルト
142、143 交差ベルト
144 ベルトカバー
145 周方向補強層
CL タイヤ赤道面
G、GZ0、GZ1 重心
M1、M2 溝
θ 溝壁角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記一表面についてのメッシュを前記第1の方向に移動させて前記第1領域を複数に分割することで前記第1領域についてメッシュを生成して前記第1領域の3次元モデルを生成するステップと、
前記第2領域の切断面についてのメッシュを前記第1の方向とは異なる第2の方向に移動させて前記第2領域を複数に分割することで前記第2領域についてメッシュを生成して前記第2領域の3次元モデルを生成するステップと、
前記第1領域について生成した3次元モデルと前記第2領域について生成した3次元モデルとを組み合わせるステップと、を含むタイヤパターンモデル作成方法。 About the land part which is a part of a tire tread surface, the 1st field which penetrated arbitrary one surface in the 1st direction perpendicular to the one surface, and the 2nd field which is a part other than the 1st field A step of dividing;
Generating a mesh for the first region by moving the mesh for the one surface in the first direction to divide the first region into a plurality of regions, and generating a three-dimensional model of the first region; ,
The mesh on the cut surface of the second region is moved in a second direction different from the first direction to divide the second region into a plurality of pieces to generate a mesh for the second region and Generating a three-dimensional model of two regions;
Combining the three-dimensional model generated for the first region and the three-dimensional model generated for the second region.
前記タイヤパターンモデル以外の部分についての3次元モデルであるケーシングモデルを作成するステップと、
前記タイヤパターンモデルと前記ケーシングモデルとを一体化するステップと、
前記タイヤパターンモデルと前記ケーシングモデルとを一体化したタイヤ全体のモデルについてシミュレーションを行うステップとを含むタイヤシミュレーション方法。 Creating a tire pattern model with the tire pattern model creating method according to any one of claims 1 to 4,
Creating a casing model that is a three-dimensional model for portions other than the tire pattern model;
Integrating the tire pattern model and the casing model;
A tire simulation method including a step of performing simulation on a model of the entire tire obtained by integrating the tire pattern model and the casing model.
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CN113032965A (en) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 中策橡胶集团有限公司 | Method for dividing tetrahedral meshes of tire with equal-pitch complex patterns |
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JP7568910B2 (en) | 2020-11-11 | 2024-10-17 | 横浜ゴム株式会社 | Tire model creation method and simulation method |
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2015
- 2015-06-22 JP JP2015125113A patent/JP2017010280A/en active Pending
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